Rejestracja

Please leave these two fields as-is:
UWAGA: Prosimy o rozwiązanie prostego równania matematycznego!
zamknij

Zaloguj się

Zapomniałeś hasła?

Jeżeli nie pamiętasz swojego hasła, wyślemy Ci nowe - wystarczy skorzystać ze specjalnego formularza
Przypomnij mi hasło

Zarejestruj się
Napisano: 05 września 2011

Liczba komentarzy: 3
Rośliny biofabrykami przyszłości

Rośliny towarzyszą człowiekowi od początku naszej cywilizacji. Są one nie tylko źródłem pożywienia, drewna i włókien, ale także substancji o właściwościach leczniczych. W ostatnich latach, wraz z rozwojem inżynierii genetycznej i biotechnologii, rośliny coraz częściej wykorzystuje się do produkcji białek rekombinowanych. Znajdują one zastosowanie w medycynie, diagnostyce i przemyśle.

Idea wykorzystania roślin w biotechnologii zrodziła się ponad 20 lat temu, kiedy to po raz pierwszy udało się wyprodukować ludzki hormon wzrostu w tytoniu i słoneczniku oraz albuminę w ziemniaku i tytoniu. Sukcesy te spowodowały duże zainteresowanie naukowców i były impulsem do dalszych badań. Na kolejne osiągnięcia w tej nowopowstałej dziedzinie nauki nie trzeba było długo czekać. W 1989 i 1990 roku udało się uzyskać produkcję w pełni funkcjonalnych przeciwciał. Fakt ten pokazał, że rośliny są zdolne do syntezy aktywnych białek pochodzenia ssaczego, które można wykorzystać w medycynie. W 1992 roku wraz z uzyskaniem produkcji powierzchniowego antygenu wirusa zapalenia wątroby typu B w tytoniu otworzyły się drzwi do badań nad szczepionkami. Od tej pory biotechnologia roślin stała się jedną z najszybciej rozwijających gałęzi biotechnologii.

Dlaczego rośliny są tak atrakcyjne?

Do tej pory najczęściej do produkcji białek rekombinowanych używano bakterii, drożdży, komórek owadzich i ssaczych. Niestety każdy z tych systemów produkcyjnych posiada pewne ograniczenia. Bakterie nie mają zdolności obróbki potranslacyjnej białek. Proces ten jest często wymagany do osiągnięcia pełnej aktywności biologicznej białek ssaczych. Z wykorzystaniem bakterii wiąże się również ryzyko zanieczyszczenia produktu niebezpiecznymi toksynami bakteryjnymi oraz problem akumulacji rekombinowanych białek w postaci ciałek inkluzyjnych, co dodatkowo utrudnia oczyszczanie, zwiększa nakłady pracy i wydłuża czas otrzymania aktywnej biologicznie formy białka.

Drożdże jako organizmy eukariotyczne posiadają zdolność obróbki potranslacyjnej, jednak procesy te w znaczący sposób różnią się od tych zachodzących na terenie komórek ssaczych i w rezultacie mogą spowodować brak aktywności otrzymanego produktu.

Produkcja oparta na hodowlach tkanek ssaczych, co prawda dostarcza w pełni funkcjonalnych białek, ale niestety wiąże się także z wysokim ryzykiem zanieczyszczenia produktu końcowego groźnymi dla zdrowia i życia ludzi wirusami. Sam proces otrzymywania białek w ten sposób jest bardzo kosztowny, ponieważ wymaga wykorzystania drogiego i specjalistycznego sprzętu. Wykorzystanie zwierząt transgenicznych mogłoby stać się korzystniejszą ekonomicznie alternatywą. Niestety i w tym przypadku występuje wysokie ryzyko skażenia zanieczyszczeniami podobnymi do tych występujących w przypadku hodowli komórkowych. Dodatkowo praktyka ta budzi wiele wątpliwości natury etycznej oraz nie jest akceptowana przez społeczeństwo.

Wykorzystanie roślin minimalizuje do zera prawdopodobieństwo zanieczyszczenia produktu końcowego patogenami wirusowymi człowieka, drobnoustrojami chorobotwórczymi czy toksynami bakteryjnymi, zagrażającymi zdrowiu lub życiu ludzi, którym to białko zostałoby podane. Dodatkowo, rośliny posiadają bardzo podobny do ssaczego proces obróbki potranslacyjnej. Różnice są nieznaczne i często nie wywierają wpływu na funkcjonalność produktu. Kolejnym argumentem przemawiającym za roślinami jest wysoki poziom syntezy oraz akumulacji białek rekombinowanych wykazujących aktywność biologiczną. Produkcja z wykorzystaniem roślin jest tania, ponieważ wymaga jedynie wody, światła i składników mineralnych, co daje możliwość uzyskania dużej ilości biomasy metodami stosowanymi w rolnictwie. Wykorzystanie roślin nie niesie negatywnego wydźwięku etycznego.

Jakie białka można uzyskać w roślinach?

Białka produkowane w roślinnach zostały podzielone na cztery główne kategorie: białka terapeutyczne i półprodukty farmaceutyczne, białka przemysłowe (np. enzymy), przeciwciała oraz antygeny szczepionkowe.

Pierwsza grupa obejmuje wszystkie białka używane jako leki (m.in. trombina, kolagen, insulina oraz interferon) oraz te używane do ich produkcji (trypsyna i aprotynina). Do kolejnej grupy należą białka przemysłowe, głównie enzymy, takie jak hydrolazy, obejmujące glikozydazy i proteazy oraz oksydoreduktazy. Kategoria ta obejmuje także białka zaangażowane w procesy przemiany biomasy, np. w celu produkcji etanolu.

Grupa przeciwciał obejmuje ich wszystkie formy (IgA, IgG, IgM itd.) oraz ich fragmenty. Są one używane głównie w diagnostyce laboratoryjnej. Do ostatniej grupy należą antygeny szczepionkowe. Szczególnym i innowacyjnym zastosowaniem może być ich wykorzystanie w tak zwanych szczepionkach jadalnych.

Użycie roślin do produkcji białek rekombinowanych jest bardzo atrakcyjną alternatywą. Proces produkcyjny jest tani i bezpieczny. Dzięki wykorzystaniu roślin można byłoby w znaczący sposób zwiększyć dostępność oraz obniżyć koszty leków czy szczepionek, a także przyspieszyć rozwój niektórych gałęzi medycyny, jak np. diagnostyki chorób poprzez wykorzystanie nowych i tanich odczynników. Rośliny można zatem bez wątpienia nazwać biofabrykami przyszłości.

Katarzyna Kamel

Źródło:

Boehm Robert, Bioproduction of therapeutic proteins in the 21st century and the role of plants and plant cells as production platforms, „Annals of the New York Academy of Sciences”, Vol. 1102 (2007), s. 121–134.

Fischer Rainer, Emans Neil, Molecular farming of pharmaceutical proteins, „Transgenic Research, Vol. 9 (2000), s. 279-299.

Horn M. E., Woodard S. L., Howard J. A., Plant molecular farming: systems and products, „Plant Cell Reports”, Vol. 22 (2004), s. 711-720.

Rośliny można bez wątpienia nazwać biofabrykami przyszłości
image_pdfimage_print
Podziel się ze znajomymi
Skocz do formularza

Komentarze 3

  1. 1

    Dla mnie niezrozumiałym faktem jest, czemu firmy farmaceutyczne nie interesują się zanadto roślinami jako źródłem przeciwciał monoklonalnych. Zwłaszcza jeśli porówna się liczby, np. kubańscy naukowcy opracowali system oparty na wykorzystaniu transgenicznych roślin pozwalający na produkcję przeciwciał z wydajnością 15g na tydzień, podczas gdy do uzyskania takiej ilości immunoglobulin potrzeba 300 tysięcy myszy w ciągu roku!

    6 lat temu profil
  2. 2

    No właśnie, jeśli jest tak dobrze, to czemu jest tak źle. Tzn dlaczego firmy farmaceutyczne nie oferują jeszcze tanich leków-przeciwciał wyprodukowanych na polu.

    6 lat temu profil
  3. 3

    Uprawy polowe roślin z przeciwciałami obecnie są raczej trudne do wyobrażenia. Raz, że przeciwnicy GMO zaraz zaprotestują strasząc nas hybrydami ludzi i roślin jakie mogą w ich mniemaniu powstać z takiej hodowli. A druga znacznie poważniejsza sprawa, to kwestia stałego poziomu produkcji takiego białka, czy innej np. substancji czynnej. U roślin w zależności od warunków poziom produkcji interesującego nas czynnika może osiągać bardzo duże wahania i nie daje się określić go tak dokładnie jak u ludzi i zwierząt.

    6 lat temu profil
  4. Dodaj komentarz
    (wymagany)
    (wymagany)
    (wymagany)

    Pola oznaczone znaczkiem W są obowiązkowe. Musisz wypełnić wszystkie pola wymagane, aby dodać komentarz.
    Twój adres email, który podasz nie zostanie opublikowany z Twoim komentarzem.

    W treści komentarza dozwolone są tagi XHTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

do góry